indvars -disable-iv-rewrite: Add NarrowIVDefUse to cache def-use
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / IndVarSimplify.cpp
1 //===- IndVarSimplify.cpp - Induction Variable Elimination ----------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This transformation analyzes and transforms the induction variables (and
11 // computations derived from them) into simpler forms suitable for subsequent
12 // analysis and transformation.
13 //
14 // This transformation makes the following changes to each loop with an
15 // identifiable induction variable:
16 //   1. All loops are transformed to have a SINGLE canonical induction variable
17 //      which starts at zero and steps by one.
18 //   2. The canonical induction variable is guaranteed to be the first PHI node
19 //      in the loop header block.
20 //   3. The canonical induction variable is guaranteed to be in a wide enough
21 //      type so that IV expressions need not be (directly) zero-extended or
22 //      sign-extended.
23 //   4. Any pointer arithmetic recurrences are raised to use array subscripts.
24 //
25 // If the trip count of a loop is computable, this pass also makes the following
26 // changes:
27 //   1. The exit condition for the loop is canonicalized to compare the
28 //      induction value against the exit value.  This turns loops like:
29 //        'for (i = 7; i*i < 1000; ++i)' into 'for (i = 0; i != 25; ++i)'
30 //   2. Any use outside of the loop of an expression derived from the indvar
31 //      is changed to compute the derived value outside of the loop, eliminating
32 //      the dependence on the exit value of the induction variable.  If the only
33 //      purpose of the loop is to compute the exit value of some derived
34 //      expression, this transformation will make the loop dead.
35 //
36 // This transformation should be followed by strength reduction after all of the
37 // desired loop transformations have been performed.
38 //
39 //===----------------------------------------------------------------------===//
40
41 #define DEBUG_TYPE "indvars"
42 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
43 #include "llvm/BasicBlock.h"
44 #include "llvm/Constants.h"
45 #include "llvm/Instructions.h"
46 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
47 #include "llvm/LLVMContext.h"
48 #include "llvm/Type.h"
49 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
50 #include "llvm/Analysis/IVUsers.h"
51 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
52 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
53 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
54 #include "llvm/Support/CFG.h"
55 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
56 #include "llvm/Support/Debug.h"
57 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
58 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
59 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
60 #include "llvm/Target/TargetData.h"
61 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
62 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
63 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
64 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
65 using namespace llvm;
66
67 STATISTIC(NumRemoved     , "Number of aux indvars removed");
68 STATISTIC(NumWidened     , "Number of indvars widened");
69 STATISTIC(NumInserted    , "Number of canonical indvars added");
70 STATISTIC(NumReplaced    , "Number of exit values replaced");
71 STATISTIC(NumLFTR        , "Number of loop exit tests replaced");
72 STATISTIC(NumElimIdentity, "Number of IV identities eliminated");
73 STATISTIC(NumElimExt     , "Number of IV sign/zero extends eliminated");
74 STATISTIC(NumElimRem     , "Number of IV remainder operations eliminated");
75 STATISTIC(NumElimCmp     , "Number of IV comparisons eliminated");
76 STATISTIC(NumElimIV      , "Number of congruent IVs eliminated");
77
78 static cl::opt<bool> DisableIVRewrite(
79   "disable-iv-rewrite", cl::Hidden,
80   cl::desc("Disable canonical induction variable rewriting"));
81
82 // Temporary flag for use with -disable-iv-rewrite to force a canonical IV for
83 // LFTR purposes.
84 static cl::opt<bool> ForceLFTR(
85   "force-lftr", cl::Hidden,
86   cl::desc("Enable forced linear function test replacement"));
87
88 namespace {
89   class IndVarSimplify : public LoopPass {
90     IVUsers         *IU;
91     LoopInfo        *LI;
92     ScalarEvolution *SE;
93     DominatorTree   *DT;
94     TargetData      *TD;
95
96     SmallVector<WeakVH, 16> DeadInsts;
97     bool Changed;
98   public:
99
100     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
101     IndVarSimplify() : LoopPass(ID), IU(0), LI(0), SE(0), DT(0), TD(0),
102                        Changed(false) {
103       initializeIndVarSimplifyPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
104     }
105
106     virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
107
108     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
109       AU.addRequired<DominatorTree>();
110       AU.addRequired<LoopInfo>();
111       AU.addRequired<ScalarEvolution>();
112       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
113       AU.addRequiredID(LCSSAID);
114       if (!DisableIVRewrite)
115         AU.addRequired<IVUsers>();
116       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
117       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
118       AU.addPreservedID(LCSSAID);
119       if (!DisableIVRewrite)
120         AU.addPreserved<IVUsers>();
121       AU.setPreservesCFG();
122     }
123
124   private:
125     virtual void releaseMemory() {
126       DeadInsts.clear();
127     }
128
129     bool isValidRewrite(Value *FromVal, Value *ToVal);
130
131     void HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PH);
132     void RewriteNonIntegerIVs(Loop *L);
133
134     void RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
135
136     void SimplifyIVUsers(SCEVExpander &Rewriter);
137     void SimplifyIVUsersNoRewrite(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
138
139     bool EliminateIVUser(Instruction *UseInst, Instruction *IVOperand);
140     void EliminateIVComparison(ICmpInst *ICmp, Value *IVOperand);
141     void EliminateIVRemainder(BinaryOperator *Rem,
142                               Value *IVOperand,
143                               bool IsSigned);
144
145     void SimplifyCongruentIVs(Loop *L);
146
147     void RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter);
148
149     Value *LinearFunctionTestReplace(Loop *L, const SCEV *BackedgeTakenCount,
150                                      PHINode *IndVar, SCEVExpander &Rewriter);
151
152     void SinkUnusedInvariants(Loop *L);
153   };
154 }
155
156 char IndVarSimplify::ID = 0;
157 INITIALIZE_PASS_BEGIN(IndVarSimplify, "indvars",
158                 "Induction Variable Simplification", false, false)
159 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
160 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
161 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
162 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
163 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
164 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(IVUsers)
165 INITIALIZE_PASS_END(IndVarSimplify, "indvars",
166                 "Induction Variable Simplification", false, false)
167
168 Pass *llvm::createIndVarSimplifyPass() {
169   return new IndVarSimplify();
170 }
171
172 /// isValidRewrite - Return true if the SCEV expansion generated by the
173 /// rewriter can replace the original value. SCEV guarantees that it
174 /// produces the same value, but the way it is produced may be illegal IR.
175 /// Ideally, this function will only be called for verification.
176 bool IndVarSimplify::isValidRewrite(Value *FromVal, Value *ToVal) {
177   // If an SCEV expression subsumed multiple pointers, its expansion could
178   // reassociate the GEP changing the base pointer. This is illegal because the
179   // final address produced by a GEP chain must be inbounds relative to its
180   // underlying object. Otherwise basic alias analysis, among other things,
181   // could fail in a dangerous way. Ultimately, SCEV will be improved to avoid
182   // producing an expression involving multiple pointers. Until then, we must
183   // bail out here.
184   //
185   // Retrieve the pointer operand of the GEP. Don't use GetUnderlyingObject
186   // because it understands lcssa phis while SCEV does not.
187   Value *FromPtr = FromVal;
188   Value *ToPtr = ToVal;
189   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(FromVal)) {
190     FromPtr = GEP->getPointerOperand();
191   }
192   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(ToVal)) {
193     ToPtr = GEP->getPointerOperand();
194   }
195   if (FromPtr != FromVal || ToPtr != ToVal) {
196     // Quickly check the common case
197     if (FromPtr == ToPtr)
198       return true;
199
200     // SCEV may have rewritten an expression that produces the GEP's pointer
201     // operand. That's ok as long as the pointer operand has the same base
202     // pointer. Unlike GetUnderlyingObject(), getPointerBase() will find the
203     // base of a recurrence. This handles the case in which SCEV expansion
204     // converts a pointer type recurrence into a nonrecurrent pointer base
205     // indexed by an integer recurrence.
206     const SCEV *FromBase = SE->getPointerBase(SE->getSCEV(FromPtr));
207     const SCEV *ToBase = SE->getPointerBase(SE->getSCEV(ToPtr));
208     if (FromBase == ToBase)
209       return true;
210
211     DEBUG(dbgs() << "INDVARS: GEP rewrite bail out "
212           << *FromBase << " != " << *ToBase << "\n");
213
214     return false;
215   }
216   return true;
217 }
218
219 //===----------------------------------------------------------------------===//
220 // RewriteNonIntegerIVs and helpers. Prefer integer IVs.
221 //===----------------------------------------------------------------------===//
222
223 /// ConvertToSInt - Convert APF to an integer, if possible.
224 static bool ConvertToSInt(const APFloat &APF, int64_t &IntVal) {
225   bool isExact = false;
226   if (&APF.getSemantics() == &APFloat::PPCDoubleDouble)
227     return false;
228   // See if we can convert this to an int64_t
229   uint64_t UIntVal;
230   if (APF.convertToInteger(&UIntVal, 64, true, APFloat::rmTowardZero,
231                            &isExact) != APFloat::opOK || !isExact)
232     return false;
233   IntVal = UIntVal;
234   return true;
235 }
236
237 /// HandleFloatingPointIV - If the loop has floating induction variable
238 /// then insert corresponding integer induction variable if possible.
239 /// For example,
240 /// for(double i = 0; i < 10000; ++i)
241 ///   bar(i)
242 /// is converted into
243 /// for(int i = 0; i < 10000; ++i)
244 ///   bar((double)i);
245 ///
246 void IndVarSimplify::HandleFloatingPointIV(Loop *L, PHINode *PN) {
247   unsigned IncomingEdge = L->contains(PN->getIncomingBlock(0));
248   unsigned BackEdge     = IncomingEdge^1;
249
250   // Check incoming value.
251   ConstantFP *InitValueVal =
252     dyn_cast<ConstantFP>(PN->getIncomingValue(IncomingEdge));
253
254   int64_t InitValue;
255   if (!InitValueVal || !ConvertToSInt(InitValueVal->getValueAPF(), InitValue))
256     return;
257
258   // Check IV increment. Reject this PN if increment operation is not
259   // an add or increment value can not be represented by an integer.
260   BinaryOperator *Incr =
261     dyn_cast<BinaryOperator>(PN->getIncomingValue(BackEdge));
262   if (Incr == 0 || Incr->getOpcode() != Instruction::FAdd) return;
263
264   // If this is not an add of the PHI with a constantfp, or if the constant fp
265   // is not an integer, bail out.
266   ConstantFP *IncValueVal = dyn_cast<ConstantFP>(Incr->getOperand(1));
267   int64_t IncValue;
268   if (IncValueVal == 0 || Incr->getOperand(0) != PN ||
269       !ConvertToSInt(IncValueVal->getValueAPF(), IncValue))
270     return;
271
272   // Check Incr uses. One user is PN and the other user is an exit condition
273   // used by the conditional terminator.
274   Value::use_iterator IncrUse = Incr->use_begin();
275   Instruction *U1 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
276   if (IncrUse == Incr->use_end()) return;
277   Instruction *U2 = cast<Instruction>(*IncrUse++);
278   if (IncrUse != Incr->use_end()) return;
279
280   // Find exit condition, which is an fcmp.  If it doesn't exist, or if it isn't
281   // only used by a branch, we can't transform it.
282   FCmpInst *Compare = dyn_cast<FCmpInst>(U1);
283   if (!Compare)
284     Compare = dyn_cast<FCmpInst>(U2);
285   if (Compare == 0 || !Compare->hasOneUse() ||
286       !isa<BranchInst>(Compare->use_back()))
287     return;
288
289   BranchInst *TheBr = cast<BranchInst>(Compare->use_back());
290
291   // We need to verify that the branch actually controls the iteration count
292   // of the loop.  If not, the new IV can overflow and no one will notice.
293   // The branch block must be in the loop and one of the successors must be out
294   // of the loop.
295   assert(TheBr->isConditional() && "Can't use fcmp if not conditional");
296   if (!L->contains(TheBr->getParent()) ||
297       (L->contains(TheBr->getSuccessor(0)) &&
298        L->contains(TheBr->getSuccessor(1))))
299     return;
300
301
302   // If it isn't a comparison with an integer-as-fp (the exit value), we can't
303   // transform it.
304   ConstantFP *ExitValueVal = dyn_cast<ConstantFP>(Compare->getOperand(1));
305   int64_t ExitValue;
306   if (ExitValueVal == 0 ||
307       !ConvertToSInt(ExitValueVal->getValueAPF(), ExitValue))
308     return;
309
310   // Find new predicate for integer comparison.
311   CmpInst::Predicate NewPred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
312   switch (Compare->getPredicate()) {
313   default: return;  // Unknown comparison.
314   case CmpInst::FCMP_OEQ:
315   case CmpInst::FCMP_UEQ: NewPred = CmpInst::ICMP_EQ; break;
316   case CmpInst::FCMP_ONE:
317   case CmpInst::FCMP_UNE: NewPred = CmpInst::ICMP_NE; break;
318   case CmpInst::FCMP_OGT:
319   case CmpInst::FCMP_UGT: NewPred = CmpInst::ICMP_SGT; break;
320   case CmpInst::FCMP_OGE:
321   case CmpInst::FCMP_UGE: NewPred = CmpInst::ICMP_SGE; break;
322   case CmpInst::FCMP_OLT:
323   case CmpInst::FCMP_ULT: NewPred = CmpInst::ICMP_SLT; break;
324   case CmpInst::FCMP_OLE:
325   case CmpInst::FCMP_ULE: NewPred = CmpInst::ICMP_SLE; break;
326   }
327
328   // We convert the floating point induction variable to a signed i32 value if
329   // we can.  This is only safe if the comparison will not overflow in a way
330   // that won't be trapped by the integer equivalent operations.  Check for this
331   // now.
332   // TODO: We could use i64 if it is native and the range requires it.
333
334   // The start/stride/exit values must all fit in signed i32.
335   if (!isInt<32>(InitValue) || !isInt<32>(IncValue) || !isInt<32>(ExitValue))
336     return;
337
338   // If not actually striding (add x, 0.0), avoid touching the code.
339   if (IncValue == 0)
340     return;
341
342   // Positive and negative strides have different safety conditions.
343   if (IncValue > 0) {
344     // If we have a positive stride, we require the init to be less than the
345     // exit value and an equality or less than comparison.
346     if (InitValue >= ExitValue ||
347         NewPred == CmpInst::ICMP_SGT || NewPred == CmpInst::ICMP_SGE)
348       return;
349
350     uint32_t Range = uint32_t(ExitValue-InitValue);
351     if (NewPred == CmpInst::ICMP_SLE) {
352       // Normalize SLE -> SLT, check for infinite loop.
353       if (++Range == 0) return;  // Range overflows.
354     }
355
356     unsigned Leftover = Range % uint32_t(IncValue);
357
358     // If this is an equality comparison, we require that the strided value
359     // exactly land on the exit value, otherwise the IV condition will wrap
360     // around and do things the fp IV wouldn't.
361     if ((NewPred == CmpInst::ICMP_EQ || NewPred == CmpInst::ICMP_NE) &&
362         Leftover != 0)
363       return;
364
365     // If the stride would wrap around the i32 before exiting, we can't
366     // transform the IV.
367     if (Leftover != 0 && int32_t(ExitValue+IncValue) < ExitValue)
368       return;
369
370   } else {
371     // If we have a negative stride, we require the init to be greater than the
372     // exit value and an equality or greater than comparison.
373     if (InitValue >= ExitValue ||
374         NewPred == CmpInst::ICMP_SLT || NewPred == CmpInst::ICMP_SLE)
375       return;
376
377     uint32_t Range = uint32_t(InitValue-ExitValue);
378     if (NewPred == CmpInst::ICMP_SGE) {
379       // Normalize SGE -> SGT, check for infinite loop.
380       if (++Range == 0) return;  // Range overflows.
381     }
382
383     unsigned Leftover = Range % uint32_t(-IncValue);
384
385     // If this is an equality comparison, we require that the strided value
386     // exactly land on the exit value, otherwise the IV condition will wrap
387     // around and do things the fp IV wouldn't.
388     if ((NewPred == CmpInst::ICMP_EQ || NewPred == CmpInst::ICMP_NE) &&
389         Leftover != 0)
390       return;
391
392     // If the stride would wrap around the i32 before exiting, we can't
393     // transform the IV.
394     if (Leftover != 0 && int32_t(ExitValue+IncValue) > ExitValue)
395       return;
396   }
397
398   IntegerType *Int32Ty = Type::getInt32Ty(PN->getContext());
399
400   // Insert new integer induction variable.
401   PHINode *NewPHI = PHINode::Create(Int32Ty, 2, PN->getName()+".int", PN);
402   NewPHI->addIncoming(ConstantInt::get(Int32Ty, InitValue),
403                       PN->getIncomingBlock(IncomingEdge));
404
405   Value *NewAdd =
406     BinaryOperator::CreateAdd(NewPHI, ConstantInt::get(Int32Ty, IncValue),
407                               Incr->getName()+".int", Incr);
408   NewPHI->addIncoming(NewAdd, PN->getIncomingBlock(BackEdge));
409
410   ICmpInst *NewCompare = new ICmpInst(TheBr, NewPred, NewAdd,
411                                       ConstantInt::get(Int32Ty, ExitValue),
412                                       Compare->getName());
413
414   // In the following deletions, PN may become dead and may be deleted.
415   // Use a WeakVH to observe whether this happens.
416   WeakVH WeakPH = PN;
417
418   // Delete the old floating point exit comparison.  The branch starts using the
419   // new comparison.
420   NewCompare->takeName(Compare);
421   Compare->replaceAllUsesWith(NewCompare);
422   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Compare);
423
424   // Delete the old floating point increment.
425   Incr->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Incr->getType()));
426   RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Incr);
427
428   // If the FP induction variable still has uses, this is because something else
429   // in the loop uses its value.  In order to canonicalize the induction
430   // variable, we chose to eliminate the IV and rewrite it in terms of an
431   // int->fp cast.
432   //
433   // We give preference to sitofp over uitofp because it is faster on most
434   // platforms.
435   if (WeakPH) {
436     Value *Conv = new SIToFPInst(NewPHI, PN->getType(), "indvar.conv",
437                                  PN->getParent()->getFirstNonPHI());
438     PN->replaceAllUsesWith(Conv);
439     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PN);
440   }
441
442   // Add a new IVUsers entry for the newly-created integer PHI.
443   if (IU)
444     IU->AddUsersIfInteresting(NewPHI);
445 }
446
447 void IndVarSimplify::RewriteNonIntegerIVs(Loop *L) {
448   // First step.  Check to see if there are any floating-point recurrences.
449   // If there are, change them into integer recurrences, permitting analysis by
450   // the SCEV routines.
451   //
452   BasicBlock *Header = L->getHeader();
453
454   SmallVector<WeakVH, 8> PHIs;
455   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin();
456        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
457     PHIs.push_back(PN);
458
459   for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i)
460     if (PHINode *PN = dyn_cast_or_null<PHINode>(&*PHIs[i]))
461       HandleFloatingPointIV(L, PN);
462
463   // If the loop previously had floating-point IV, ScalarEvolution
464   // may not have been able to compute a trip count. Now that we've done some
465   // re-writing, the trip count may be computable.
466   if (Changed)
467     SE->forgetLoop(L);
468 }
469
470 //===----------------------------------------------------------------------===//
471 // RewriteLoopExitValues - Optimize IV users outside the loop.
472 // As a side effect, reduces the amount of IV processing within the loop.
473 //===----------------------------------------------------------------------===//
474
475 /// RewriteLoopExitValues - Check to see if this loop has a computable
476 /// loop-invariant execution count.  If so, this means that we can compute the
477 /// final value of any expressions that are recurrent in the loop, and
478 /// substitute the exit values from the loop into any instructions outside of
479 /// the loop that use the final values of the current expressions.
480 ///
481 /// This is mostly redundant with the regular IndVarSimplify activities that
482 /// happen later, except that it's more powerful in some cases, because it's
483 /// able to brute-force evaluate arbitrary instructions as long as they have
484 /// constant operands at the beginning of the loop.
485 void IndVarSimplify::RewriteLoopExitValues(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
486   // Verify the input to the pass in already in LCSSA form.
487   assert(L->isLCSSAForm(*DT));
488
489   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
490   L->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
491
492   // Find all values that are computed inside the loop, but used outside of it.
493   // Because of LCSSA, these values will only occur in LCSSA PHI Nodes.  Scan
494   // the exit blocks of the loop to find them.
495   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
496     BasicBlock *ExitBB = ExitBlocks[i];
497
498     // If there are no PHI nodes in this exit block, then no values defined
499     // inside the loop are used on this path, skip it.
500     PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(ExitBB->begin());
501     if (!PN) continue;
502
503     unsigned NumPreds = PN->getNumIncomingValues();
504
505     // Iterate over all of the PHI nodes.
506     BasicBlock::iterator BBI = ExitBB->begin();
507     while ((PN = dyn_cast<PHINode>(BBI++))) {
508       if (PN->use_empty())
509         continue; // dead use, don't replace it
510
511       // SCEV only supports integer expressions for now.
512       if (!PN->getType()->isIntegerTy() && !PN->getType()->isPointerTy())
513         continue;
514
515       // It's necessary to tell ScalarEvolution about this explicitly so that
516       // it can walk the def-use list and forget all SCEVs, as it may not be
517       // watching the PHI itself. Once the new exit value is in place, there
518       // may not be a def-use connection between the loop and every instruction
519       // which got a SCEVAddRecExpr for that loop.
520       SE->forgetValue(PN);
521
522       // Iterate over all of the values in all the PHI nodes.
523       for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i) {
524         // If the value being merged in is not integer or is not defined
525         // in the loop, skip it.
526         Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
527         if (!isa<Instruction>(InVal))
528           continue;
529
530         // If this pred is for a subloop, not L itself, skip it.
531         if (LI->getLoopFor(PN->getIncomingBlock(i)) != L)
532           continue; // The Block is in a subloop, skip it.
533
534         // Check that InVal is defined in the loop.
535         Instruction *Inst = cast<Instruction>(InVal);
536         if (!L->contains(Inst))
537           continue;
538
539         // Okay, this instruction has a user outside of the current loop
540         // and varies predictably *inside* the loop.  Evaluate the value it
541         // contains when the loop exits, if possible.
542         const SCEV *ExitValue = SE->getSCEVAtScope(Inst, L->getParentLoop());
543         if (!SE->isLoopInvariant(ExitValue, L))
544           continue;
545
546         Value *ExitVal = Rewriter.expandCodeFor(ExitValue, PN->getType(), Inst);
547
548         DEBUG(dbgs() << "INDVARS: RLEV: AfterLoopVal = " << *ExitVal << '\n'
549                      << "  LoopVal = " << *Inst << "\n");
550
551         if (!isValidRewrite(Inst, ExitVal)) {
552           DeadInsts.push_back(ExitVal);
553           continue;
554         }
555         Changed = true;
556         ++NumReplaced;
557
558         PN->setIncomingValue(i, ExitVal);
559
560         // If this instruction is dead now, delete it.
561         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
562
563         if (NumPreds == 1) {
564           // Completely replace a single-pred PHI. This is safe, because the
565           // NewVal won't be variant in the loop, so we don't need an LCSSA phi
566           // node anymore.
567           PN->replaceAllUsesWith(ExitVal);
568           RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(PN);
569         }
570       }
571       if (NumPreds != 1) {
572         // Clone the PHI and delete the original one. This lets IVUsers and
573         // any other maps purge the original user from their records.
574         PHINode *NewPN = cast<PHINode>(PN->clone());
575         NewPN->takeName(PN);
576         NewPN->insertBefore(PN);
577         PN->replaceAllUsesWith(NewPN);
578         PN->eraseFromParent();
579       }
580     }
581   }
582
583   // The insertion point instruction may have been deleted; clear it out
584   // so that the rewriter doesn't trip over it later.
585   Rewriter.clearInsertPoint();
586 }
587
588 //===----------------------------------------------------------------------===//
589 //  Rewrite IV users based on a canonical IV.
590 //  To be replaced by -disable-iv-rewrite.
591 //===----------------------------------------------------------------------===//
592
593 /// SimplifyIVUsers - Iteratively perform simplification on IVUsers within this
594 /// loop. IVUsers is treated as a worklist. Each successive simplification may
595 /// push more users which may themselves be candidates for simplification.
596 ///
597 /// This is the old approach to IV simplification to be replaced by
598 /// SimplifyIVUsersNoRewrite.
599 ///
600 void IndVarSimplify::SimplifyIVUsers(SCEVExpander &Rewriter) {
601   // Each round of simplification involves a round of eliminating operations
602   // followed by a round of widening IVs. A single IVUsers worklist is used
603   // across all rounds. The inner loop advances the user. If widening exposes
604   // more uses, then another pass through the outer loop is triggered.
605   for (IVUsers::iterator I = IU->begin(); I != IU->end(); ++I) {
606     Instruction *UseInst = I->getUser();
607     Value *IVOperand = I->getOperandValToReplace();
608
609     if (ICmpInst *ICmp = dyn_cast<ICmpInst>(UseInst)) {
610       EliminateIVComparison(ICmp, IVOperand);
611       continue;
612     }
613     if (BinaryOperator *Rem = dyn_cast<BinaryOperator>(UseInst)) {
614       bool IsSigned = Rem->getOpcode() == Instruction::SRem;
615       if (IsSigned || Rem->getOpcode() == Instruction::URem) {
616         EliminateIVRemainder(Rem, IVOperand, IsSigned);
617         continue;
618       }
619     }
620   }
621 }
622
623 // FIXME: It is an extremely bad idea to indvar substitute anything more
624 // complex than affine induction variables.  Doing so will put expensive
625 // polynomial evaluations inside of the loop, and the str reduction pass
626 // currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
627 // indvar subst on anything more complex than an affine addrec, unless
628 // it can be expanded to a trivial value.
629 static bool isSafe(const SCEV *S, const Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
630   // Loop-invariant values are safe.
631   if (SE->isLoopInvariant(S, L)) return true;
632
633   // Affine addrecs are safe. Non-affine are not, because LSR doesn't know how
634   // to transform them into efficient code.
635   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S))
636     return AR->isAffine();
637
638   // An add is safe it all its operands are safe.
639   if (const SCEVCommutativeExpr *Commutative = dyn_cast<SCEVCommutativeExpr>(S)) {
640     for (SCEVCommutativeExpr::op_iterator I = Commutative->op_begin(),
641          E = Commutative->op_end(); I != E; ++I)
642       if (!isSafe(*I, L, SE)) return false;
643     return true;
644   }
645
646   // A cast is safe if its operand is.
647   if (const SCEVCastExpr *C = dyn_cast<SCEVCastExpr>(S))
648     return isSafe(C->getOperand(), L, SE);
649
650   // A udiv is safe if its operands are.
651   if (const SCEVUDivExpr *UD = dyn_cast<SCEVUDivExpr>(S))
652     return isSafe(UD->getLHS(), L, SE) &&
653            isSafe(UD->getRHS(), L, SE);
654
655   // SCEVUnknown is always safe.
656   if (isa<SCEVUnknown>(S))
657     return true;
658
659   // Nothing else is safe.
660   return false;
661 }
662
663 void IndVarSimplify::RewriteIVExpressions(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
664   // Rewrite all induction variable expressions in terms of the canonical
665   // induction variable.
666   //
667   // If there were induction variables of other sizes or offsets, manually
668   // add the offsets to the primary induction variable and cast, avoiding
669   // the need for the code evaluation methods to insert induction variables
670   // of different sizes.
671   for (IVUsers::iterator UI = IU->begin(), E = IU->end(); UI != E; ++UI) {
672     Value *Op = UI->getOperandValToReplace();
673     Type *UseTy = Op->getType();
674     Instruction *User = UI->getUser();
675
676     // Compute the final addrec to expand into code.
677     const SCEV *AR = IU->getReplacementExpr(*UI);
678
679     // Evaluate the expression out of the loop, if possible.
680     if (!L->contains(UI->getUser())) {
681       const SCEV *ExitVal = SE->getSCEVAtScope(AR, L->getParentLoop());
682       if (SE->isLoopInvariant(ExitVal, L))
683         AR = ExitVal;
684     }
685
686     // FIXME: It is an extremely bad idea to indvar substitute anything more
687     // complex than affine induction variables.  Doing so will put expensive
688     // polynomial evaluations inside of the loop, and the str reduction pass
689     // currently can only reduce affine polynomials.  For now just disable
690     // indvar subst on anything more complex than an affine addrec, unless
691     // it can be expanded to a trivial value.
692     if (!isSafe(AR, L, SE))
693       continue;
694
695     // Determine the insertion point for this user. By default, insert
696     // immediately before the user. The SCEVExpander class will automatically
697     // hoist loop invariants out of the loop. For PHI nodes, there may be
698     // multiple uses, so compute the nearest common dominator for the
699     // incoming blocks.
700     Instruction *InsertPt = User;
701     if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(InsertPt))
702       for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
703         if (PHI->getIncomingValue(i) == Op) {
704           if (InsertPt == User)
705             InsertPt = PHI->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
706           else
707             InsertPt =
708               DT->findNearestCommonDominator(InsertPt->getParent(),
709                                              PHI->getIncomingBlock(i))
710                     ->getTerminator();
711         }
712
713     // Now expand it into actual Instructions and patch it into place.
714     Value *NewVal = Rewriter.expandCodeFor(AR, UseTy, InsertPt);
715
716     DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Rewrote IV '" << *AR << "' " << *Op << '\n'
717                  << "   into = " << *NewVal << "\n");
718
719     if (!isValidRewrite(Op, NewVal)) {
720       DeadInsts.push_back(NewVal);
721       continue;
722     }
723     // Inform ScalarEvolution that this value is changing. The change doesn't
724     // affect its value, but it does potentially affect which use lists the
725     // value will be on after the replacement, which affects ScalarEvolution's
726     // ability to walk use lists and drop dangling pointers when a value is
727     // deleted.
728     SE->forgetValue(User);
729
730     // Patch the new value into place.
731     if (Op->hasName())
732       NewVal->takeName(Op);
733     if (Instruction *NewValI = dyn_cast<Instruction>(NewVal))
734       NewValI->setDebugLoc(User->getDebugLoc());
735     User->replaceUsesOfWith(Op, NewVal);
736     UI->setOperandValToReplace(NewVal);
737
738     ++NumRemoved;
739     Changed = true;
740
741     // The old value may be dead now.
742     DeadInsts.push_back(Op);
743   }
744 }
745
746 //===----------------------------------------------------------------------===//
747 //  IV Widening - Extend the width of an IV to cover its widest uses.
748 //===----------------------------------------------------------------------===//
749
750 namespace {
751   // Collect information about induction variables that are used by sign/zero
752   // extend operations. This information is recorded by CollectExtend and
753   // provides the input to WidenIV.
754   struct WideIVInfo {
755     Type *WidestNativeType; // Widest integer type created [sz]ext
756     bool IsSigned;                // Was an sext user seen before a zext?
757
758     WideIVInfo() : WidestNativeType(0), IsSigned(false) {}
759   };
760 }
761
762 /// CollectExtend - Update information about the induction variable that is
763 /// extended by this sign or zero extend operation. This is used to determine
764 /// the final width of the IV before actually widening it.
765 static void CollectExtend(CastInst *Cast, bool IsSigned, WideIVInfo &WI,
766                           ScalarEvolution *SE, const TargetData *TD) {
767   Type *Ty = Cast->getType();
768   uint64_t Width = SE->getTypeSizeInBits(Ty);
769   if (TD && !TD->isLegalInteger(Width))
770     return;
771
772   if (!WI.WidestNativeType) {
773     WI.WidestNativeType = SE->getEffectiveSCEVType(Ty);
774     WI.IsSigned = IsSigned;
775     return;
776   }
777
778   // We extend the IV to satisfy the sign of its first user, arbitrarily.
779   if (WI.IsSigned != IsSigned)
780     return;
781
782   if (Width > SE->getTypeSizeInBits(WI.WidestNativeType))
783     WI.WidestNativeType = SE->getEffectiveSCEVType(Ty);
784 }
785
786 namespace {
787
788 /// NarrowIVDefUse - Record a link in the Narrow IV def-use chain along with the
789 /// WideIV that computes the same value as the Narrow IV def.  This avoids
790 /// caching Use* pointers.
791 struct NarrowIVDefUse {
792   Instruction *NarrowDef;
793   Instruction *NarrowUse;
794   Instruction *WideDef;
795
796   NarrowIVDefUse(): NarrowDef(0), NarrowUse(0), WideDef(0) {}
797
798   NarrowIVDefUse(Instruction *ND, Instruction *NU, Instruction *WD):
799     NarrowDef(ND), NarrowUse(NU), WideDef(WD) {}
800 };
801
802 /// WidenIV - The goal of this transform is to remove sign and zero extends
803 /// without creating any new induction variables. To do this, it creates a new
804 /// phi of the wider type and redirects all users, either removing extends or
805 /// inserting truncs whenever we stop propagating the type.
806 ///
807 class WidenIV {
808   // Parameters
809   PHINode *OrigPhi;
810   Type *WideType;
811   bool IsSigned;
812
813   // Context
814   LoopInfo        *LI;
815   Loop            *L;
816   ScalarEvolution *SE;
817   DominatorTree   *DT;
818
819   // Result
820   PHINode *WidePhi;
821   Instruction *WideInc;
822   const SCEV *WideIncExpr;
823   SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts;
824
825   SmallPtrSet<Instruction*,16> Widened;
826   SmallVector<NarrowIVDefUse, 8> NarrowIVUsers;
827
828 public:
829   WidenIV(PHINode *PN, const WideIVInfo &WI, LoopInfo *LInfo,
830           ScalarEvolution *SEv, DominatorTree *DTree,
831           SmallVectorImpl<WeakVH> &DI) :
832     OrigPhi(PN),
833     WideType(WI.WidestNativeType),
834     IsSigned(WI.IsSigned),
835     LI(LInfo),
836     L(LI->getLoopFor(OrigPhi->getParent())),
837     SE(SEv),
838     DT(DTree),
839     WidePhi(0),
840     WideInc(0),
841     WideIncExpr(0),
842     DeadInsts(DI) {
843     assert(L->getHeader() == OrigPhi->getParent() && "Phi must be an IV");
844   }
845
846   PHINode *CreateWideIV(SCEVExpander &Rewriter);
847
848 protected:
849   Instruction *CloneIVUser(NarrowIVDefUse DU);
850
851   const SCEVAddRecExpr *GetWideRecurrence(Instruction *NarrowUse);
852
853   Instruction *WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU);
854
855   void pushNarrowIVUsers(Instruction *NarrowDef, Instruction *WideDef);
856 };
857 } // anonymous namespace
858
859 static Value *getExtend( Value *NarrowOper, Type *WideType,
860                                bool IsSigned, IRBuilder<> &Builder) {
861   return IsSigned ? Builder.CreateSExt(NarrowOper, WideType) :
862                     Builder.CreateZExt(NarrowOper, WideType);
863 }
864
865 /// CloneIVUser - Instantiate a wide operation to replace a narrow
866 /// operation. This only needs to handle operations that can evaluation to
867 /// SCEVAddRec. It can safely return 0 for any operation we decide not to clone.
868 Instruction *WidenIV::CloneIVUser(NarrowIVDefUse DU) {
869   unsigned Opcode = DU.NarrowUse->getOpcode();
870   switch (Opcode) {
871   default:
872     return 0;
873   case Instruction::Add:
874   case Instruction::Mul:
875   case Instruction::UDiv:
876   case Instruction::Sub:
877   case Instruction::And:
878   case Instruction::Or:
879   case Instruction::Xor:
880   case Instruction::Shl:
881   case Instruction::LShr:
882   case Instruction::AShr:
883     DEBUG(dbgs() << "Cloning IVUser: " << *DU.NarrowUse << "\n");
884
885     IRBuilder<> Builder(DU.NarrowUse);
886
887     // Replace NarrowDef operands with WideDef. Otherwise, we don't know
888     // anything about the narrow operand yet so must insert a [sz]ext. It is
889     // probably loop invariant and will be folded or hoisted. If it actually
890     // comes from a widened IV, it should be removed during a future call to
891     // WidenIVUse.
892     Value *LHS = (DU.NarrowUse->getOperand(0) == DU.NarrowDef) ? DU.WideDef :
893       getExtend(DU.NarrowUse->getOperand(0), WideType, IsSigned, Builder);
894     Value *RHS = (DU.NarrowUse->getOperand(1) == DU.NarrowDef) ? DU.WideDef :
895       getExtend(DU.NarrowUse->getOperand(1), WideType, IsSigned, Builder);
896
897     BinaryOperator *NarrowBO = cast<BinaryOperator>(DU.NarrowUse);
898     BinaryOperator *WideBO = BinaryOperator::Create(NarrowBO->getOpcode(),
899                                                     LHS, RHS,
900                                                     NarrowBO->getName());
901     Builder.Insert(WideBO);
902     if (const OverflowingBinaryOperator *OBO =
903         dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(NarrowBO)) {
904       if (OBO->hasNoUnsignedWrap()) WideBO->setHasNoUnsignedWrap();
905       if (OBO->hasNoSignedWrap()) WideBO->setHasNoSignedWrap();
906     }
907     return WideBO;
908   }
909   llvm_unreachable(0);
910 }
911
912 /// HoistStep - Attempt to hoist an IV increment above a potential use.
913 ///
914 /// To successfully hoist, two criteria must be met:
915 /// - IncV operands dominate InsertPos and
916 /// - InsertPos dominates IncV
917 ///
918 /// Meeting the second condition means that we don't need to check all of IncV's
919 /// existing uses (it's moving up in the domtree).
920 ///
921 /// This does not yet recursively hoist the operands, although that would
922 /// not be difficult.
923 static bool HoistStep(Instruction *IncV, Instruction *InsertPos,
924                       const DominatorTree *DT)
925 {
926   if (DT->dominates(IncV, InsertPos))
927     return true;
928
929   if (!DT->dominates(InsertPos->getParent(), IncV->getParent()))
930     return false;
931
932   if (IncV->mayHaveSideEffects())
933     return false;
934
935   // Attempt to hoist IncV
936   for (User::op_iterator OI = IncV->op_begin(), OE = IncV->op_end();
937        OI != OE; ++OI) {
938     Instruction *OInst = dyn_cast<Instruction>(OI);
939     if (OInst && !DT->dominates(OInst, InsertPos))
940       return false;
941   }
942   IncV->moveBefore(InsertPos);
943   return true;
944 }
945
946 // GetWideRecurrence - Is this instruction potentially interesting from IVUsers'
947 // perspective after widening it's type? In other words, can the extend be
948 // safely hoisted out of the loop with SCEV reducing the value to a recurrence
949 // on the same loop. If so, return the sign or zero extended
950 // recurrence. Otherwise return NULL.
951 const SCEVAddRecExpr *WidenIV::GetWideRecurrence(Instruction *NarrowUse) {
952   if (!SE->isSCEVable(NarrowUse->getType()))
953     return 0;
954
955   const SCEV *NarrowExpr = SE->getSCEV(NarrowUse);
956   if (SE->getTypeSizeInBits(NarrowExpr->getType())
957       >= SE->getTypeSizeInBits(WideType)) {
958     // NarrowUse implicitly widens its operand. e.g. a gep with a narrow
959     // index. So don't follow this use.
960     return 0;
961   }
962
963   const SCEV *WideExpr = IsSigned ?
964     SE->getSignExtendExpr(NarrowExpr, WideType) :
965     SE->getZeroExtendExpr(NarrowExpr, WideType);
966   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(WideExpr);
967   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
968     return 0;
969
970   return AddRec;
971 }
972
973 /// WidenIVUse - Determine whether an individual user of the narrow IV can be
974 /// widened. If so, return the wide clone of the user.
975 Instruction *WidenIV::WidenIVUse(NarrowIVDefUse DU) {
976
977   // Stop traversing the def-use chain at inner-loop phis or post-loop phis.
978   if (isa<PHINode>(DU.NarrowUse) &&
979       LI->getLoopFor(DU.NarrowUse->getParent()) != L)
980     return 0;
981
982   // Our raison d'etre! Eliminate sign and zero extension.
983   if (IsSigned ? isa<SExtInst>(DU.NarrowUse) : isa<ZExtInst>(DU.NarrowUse)) {
984     Value *NewDef = DU.WideDef;
985     if (DU.NarrowUse->getType() != WideType) {
986       unsigned CastWidth = SE->getTypeSizeInBits(DU.NarrowUse->getType());
987       unsigned IVWidth = SE->getTypeSizeInBits(WideType);
988       if (CastWidth < IVWidth) {
989         // The cast isn't as wide as the IV, so insert a Trunc.
990         IRBuilder<> Builder(DU.NarrowUse);
991         NewDef = Builder.CreateTrunc(DU.WideDef, DU.NarrowUse->getType());
992       }
993       else {
994         // A wider extend was hidden behind a narrower one. This may induce
995         // another round of IV widening in which the intermediate IV becomes
996         // dead. It should be very rare.
997         DEBUG(dbgs() << "INDVARS: New IV " << *WidePhi
998               << " not wide enough to subsume " << *DU.NarrowUse << "\n");
999         DU.NarrowUse->replaceUsesOfWith(DU.NarrowDef, DU.WideDef);
1000         NewDef = DU.NarrowUse;
1001       }
1002     }
1003     if (NewDef != DU.NarrowUse) {
1004       DEBUG(dbgs() << "INDVARS: eliminating " << *DU.NarrowUse
1005             << " replaced by " << *DU.WideDef << "\n");
1006       ++NumElimExt;
1007       DU.NarrowUse->replaceAllUsesWith(NewDef);
1008       DeadInsts.push_back(DU.NarrowUse);
1009     }
1010     // Now that the extend is gone, we want to expose it's uses for potential
1011     // further simplification. We don't need to directly inform SimplifyIVUsers
1012     // of the new users, because their parent IV will be processed later as a
1013     // new loop phi. If we preserved IVUsers analysis, we would also want to
1014     // push the uses of WideDef here.
1015
1016     // No further widening is needed. The deceased [sz]ext had done it for us.
1017     return 0;
1018   }
1019
1020   // Does this user itself evaluate to a recurrence after widening?
1021   const SCEVAddRecExpr *WideAddRec = GetWideRecurrence(DU.NarrowUse);
1022   if (!WideAddRec) {
1023     // This user does not evaluate to a recurence after widening, so don't
1024     // follow it. Instead insert a Trunc to kill off the original use,
1025     // eventually isolating the original narrow IV so it can be removed.
1026     Use *U = std::find(DU.NarrowUse->op_begin(), DU.NarrowUse->op_end(),
1027                        DU.NarrowDef);
1028     IRBuilder<> Builder(*U);
1029     Value *Trunc = Builder.CreateTrunc(DU.WideDef, DU.NarrowDef->getType());
1030     DU.NarrowUse->replaceUsesOfWith(DU.NarrowDef, Trunc);
1031     return 0;
1032   }
1033   // Assume block terminators cannot evaluate to a recurrence. We can't to
1034   // insert a Trunc after a terminator if there happens to be a critical edge.
1035   assert(DU.NarrowUse != DU.NarrowUse->getParent()->getTerminator() &&
1036          "SCEV is not expected to evaluate a block terminator");
1037
1038   // Reuse the IV increment that SCEVExpander created as long as it dominates
1039   // NarrowUse.
1040   Instruction *WideUse = 0;
1041   if (WideAddRec == WideIncExpr && HoistStep(WideInc, DU.NarrowUse, DT)) {
1042     WideUse = WideInc;
1043   }
1044   else {
1045     WideUse = CloneIVUser(DU);
1046     if (!WideUse)
1047       return 0;
1048   }
1049   // Evaluation of WideAddRec ensured that the narrow expression could be
1050   // extended outside the loop without overflow. This suggests that the wide use
1051   // evaluates to the same expression as the extended narrow use, but doesn't
1052   // absolutely guarantee it. Hence the following failsafe check. In rare cases
1053   // where it fails, we simply throw away the newly created wide use.
1054   if (WideAddRec != SE->getSCEV(WideUse)) {
1055     DEBUG(dbgs() << "Wide use expression mismatch: " << *WideUse
1056           << ": " << *SE->getSCEV(WideUse) << " != " << *WideAddRec << "\n");
1057     DeadInsts.push_back(WideUse);
1058     return 0;
1059   }
1060
1061   // Returning WideUse pushes it on the worklist.
1062   return WideUse;
1063 }
1064
1065 /// pushNarrowIVUsers - Add eligible users of NarrowDef to NarrowIVUsers.
1066 ///
1067 void WidenIV::pushNarrowIVUsers(Instruction *NarrowDef, Instruction *WideDef) {
1068   for (Value::use_iterator UI = NarrowDef->use_begin(),
1069          UE = NarrowDef->use_end(); UI != UE; ++UI) {
1070     Instruction *NarrowUse = cast<Instruction>(*UI);
1071
1072     // Handle data flow merges and bizarre phi cycles.
1073     if (!Widened.insert(NarrowUse))
1074       continue;
1075
1076     NarrowIVUsers.push_back(NarrowIVDefUse(NarrowDef, NarrowUse, WideDef));
1077   }
1078 }
1079
1080 /// CreateWideIV - Process a single induction variable. First use the
1081 /// SCEVExpander to create a wide induction variable that evaluates to the same
1082 /// recurrence as the original narrow IV. Then use a worklist to forward
1083 /// traverse the narrow IV's def-use chain. After WidenIVUse has processed all
1084 /// interesting IV users, the narrow IV will be isolated for removal by
1085 /// DeleteDeadPHIs.
1086 ///
1087 /// It would be simpler to delete uses as they are processed, but we must avoid
1088 /// invalidating SCEV expressions.
1089 ///
1090 PHINode *WidenIV::CreateWideIV(SCEVExpander &Rewriter) {
1091   // Is this phi an induction variable?
1092   const SCEVAddRecExpr *AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(OrigPhi));
1093   if (!AddRec)
1094     return NULL;
1095
1096   // Widen the induction variable expression.
1097   const SCEV *WideIVExpr = IsSigned ?
1098     SE->getSignExtendExpr(AddRec, WideType) :
1099     SE->getZeroExtendExpr(AddRec, WideType);
1100
1101   assert(SE->getEffectiveSCEVType(WideIVExpr->getType()) == WideType &&
1102          "Expect the new IV expression to preserve its type");
1103
1104   // Can the IV be extended outside the loop without overflow?
1105   AddRec = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(WideIVExpr);
1106   if (!AddRec || AddRec->getLoop() != L)
1107     return NULL;
1108
1109   // An AddRec must have loop-invariant operands. Since this AddRec is
1110   // materialized by a loop header phi, the expression cannot have any post-loop
1111   // operands, so they must dominate the loop header.
1112   assert(SE->properlyDominates(AddRec->getStart(), L->getHeader()) &&
1113          SE->properlyDominates(AddRec->getStepRecurrence(*SE), L->getHeader())
1114          && "Loop header phi recurrence inputs do not dominate the loop");
1115
1116   // The rewriter provides a value for the desired IV expression. This may
1117   // either find an existing phi or materialize a new one. Either way, we
1118   // expect a well-formed cyclic phi-with-increments. i.e. any operand not part
1119   // of the phi-SCC dominates the loop entry.
1120   Instruction *InsertPt = L->getHeader()->begin();
1121   WidePhi = cast<PHINode>(Rewriter.expandCodeFor(AddRec, WideType, InsertPt));
1122
1123   // Remembering the WideIV increment generated by SCEVExpander allows
1124   // WidenIVUse to reuse it when widening the narrow IV's increment. We don't
1125   // employ a general reuse mechanism because the call above is the only call to
1126   // SCEVExpander. Henceforth, we produce 1-to-1 narrow to wide uses.
1127   if (BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch()) {
1128     WideInc =
1129       cast<Instruction>(WidePhi->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
1130     WideIncExpr = SE->getSCEV(WideInc);
1131   }
1132
1133   DEBUG(dbgs() << "Wide IV: " << *WidePhi << "\n");
1134   ++NumWidened;
1135
1136   // Traverse the def-use chain using a worklist starting at the original IV.
1137   assert(Widened.empty() && NarrowIVUsers.empty() && "expect initial state" );
1138
1139   Widened.insert(OrigPhi);
1140   pushNarrowIVUsers(OrigPhi, WidePhi);
1141
1142   while (!NarrowIVUsers.empty()) {
1143     NarrowIVDefUse DU = NarrowIVUsers.pop_back_val();
1144
1145     // Process a def-use edge. This may replace the use, so don't hold a
1146     // use_iterator across it.
1147     Instruction *WideUse = WidenIVUse(DU);
1148
1149     // Follow all def-use edges from the previous narrow use.
1150     if (WideUse)
1151       pushNarrowIVUsers(DU.NarrowUse, WideUse);
1152
1153     // WidenIVUse may have removed the def-use edge.
1154     if (DU.NarrowDef->use_empty())
1155       DeadInsts.push_back(DU.NarrowDef);
1156   }
1157   return WidePhi;
1158 }
1159
1160 //===----------------------------------------------------------------------===//
1161 //  Simplification of IV users based on SCEV evaluation.
1162 //===----------------------------------------------------------------------===//
1163
1164 void IndVarSimplify::EliminateIVComparison(ICmpInst *ICmp, Value *IVOperand) {
1165   unsigned IVOperIdx = 0;
1166   ICmpInst::Predicate Pred = ICmp->getPredicate();
1167   if (IVOperand != ICmp->getOperand(0)) {
1168     // Swapped
1169     assert(IVOperand == ICmp->getOperand(1) && "Can't find IVOperand");
1170     IVOperIdx = 1;
1171     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
1172   }
1173
1174   // Get the SCEVs for the ICmp operands.
1175   const SCEV *S = SE->getSCEV(ICmp->getOperand(IVOperIdx));
1176   const SCEV *X = SE->getSCEV(ICmp->getOperand(1 - IVOperIdx));
1177
1178   // Simplify unnecessary loops away.
1179   const Loop *ICmpLoop = LI->getLoopFor(ICmp->getParent());
1180   S = SE->getSCEVAtScope(S, ICmpLoop);
1181   X = SE->getSCEVAtScope(X, ICmpLoop);
1182
1183   // If the condition is always true or always false, replace it with
1184   // a constant value.
1185   if (SE->isKnownPredicate(Pred, S, X))
1186     ICmp->replaceAllUsesWith(ConstantInt::getTrue(ICmp->getContext()));
1187   else if (SE->isKnownPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(Pred), S, X))
1188     ICmp->replaceAllUsesWith(ConstantInt::getFalse(ICmp->getContext()));
1189   else
1190     return;
1191
1192   DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Eliminated comparison: " << *ICmp << '\n');
1193   ++NumElimCmp;
1194   Changed = true;
1195   DeadInsts.push_back(ICmp);
1196 }
1197
1198 void IndVarSimplify::EliminateIVRemainder(BinaryOperator *Rem,
1199                                           Value *IVOperand,
1200                                           bool IsSigned) {
1201   // We're only interested in the case where we know something about
1202   // the numerator.
1203   if (IVOperand != Rem->getOperand(0))
1204     return;
1205
1206   // Get the SCEVs for the ICmp operands.
1207   const SCEV *S = SE->getSCEV(Rem->getOperand(0));
1208   const SCEV *X = SE->getSCEV(Rem->getOperand(1));
1209
1210   // Simplify unnecessary loops away.
1211   const Loop *ICmpLoop = LI->getLoopFor(Rem->getParent());
1212   S = SE->getSCEVAtScope(S, ICmpLoop);
1213   X = SE->getSCEVAtScope(X, ICmpLoop);
1214
1215   // i % n  -->  i  if i is in [0,n).
1216   if ((!IsSigned || SE->isKnownNonNegative(S)) &&
1217       SE->isKnownPredicate(IsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT,
1218                            S, X))
1219     Rem->replaceAllUsesWith(Rem->getOperand(0));
1220   else {
1221     // (i+1) % n  -->  (i+1)==n?0:(i+1)  if i is in [0,n).
1222     const SCEV *LessOne =
1223       SE->getMinusSCEV(S, SE->getConstant(S->getType(), 1));
1224     if (IsSigned && !SE->isKnownNonNegative(LessOne))
1225       return;
1226
1227     if (!SE->isKnownPredicate(IsSigned ?
1228                               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT,
1229                               LessOne, X))
1230       return;
1231
1232     ICmpInst *ICmp = new ICmpInst(Rem, ICmpInst::ICMP_EQ,
1233                                   Rem->getOperand(0), Rem->getOperand(1),
1234                                   "tmp");
1235     SelectInst *Sel =
1236       SelectInst::Create(ICmp,
1237                          ConstantInt::get(Rem->getType(), 0),
1238                          Rem->getOperand(0), "tmp", Rem);
1239     Rem->replaceAllUsesWith(Sel);
1240   }
1241
1242   // Inform IVUsers about the new users.
1243   if (IU) {
1244     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Rem->getOperand(0)))
1245       IU->AddUsersIfInteresting(I);
1246   }
1247   DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Simplified rem: " << *Rem << '\n');
1248   ++NumElimRem;
1249   Changed = true;
1250   DeadInsts.push_back(Rem);
1251 }
1252
1253 /// EliminateIVUser - Eliminate an operation that consumes a simple IV and has
1254 /// no observable side-effect given the range of IV values.
1255 bool IndVarSimplify::EliminateIVUser(Instruction *UseInst,
1256                                      Instruction *IVOperand) {
1257   if (ICmpInst *ICmp = dyn_cast<ICmpInst>(UseInst)) {
1258     EliminateIVComparison(ICmp, IVOperand);
1259     return true;
1260   }
1261   if (BinaryOperator *Rem = dyn_cast<BinaryOperator>(UseInst)) {
1262     bool IsSigned = Rem->getOpcode() == Instruction::SRem;
1263     if (IsSigned || Rem->getOpcode() == Instruction::URem) {
1264       EliminateIVRemainder(Rem, IVOperand, IsSigned);
1265       return true;
1266     }
1267   }
1268
1269   // Eliminate any operation that SCEV can prove is an identity function.
1270   if (!SE->isSCEVable(UseInst->getType()) ||
1271       (UseInst->getType() != IVOperand->getType()) ||
1272       (SE->getSCEV(UseInst) != SE->getSCEV(IVOperand)))
1273     return false;
1274
1275   DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Eliminated identity: " << *UseInst << '\n');
1276
1277   UseInst->replaceAllUsesWith(IVOperand);
1278   ++NumElimIdentity;
1279   Changed = true;
1280   DeadInsts.push_back(UseInst);
1281   return true;
1282 }
1283
1284 /// pushIVUsers - Add all uses of Def to the current IV's worklist.
1285 ///
1286 static void pushIVUsers(
1287   Instruction *Def,
1288   SmallPtrSet<Instruction*,16> &Simplified,
1289   SmallVectorImpl< std::pair<Instruction*,Instruction*> > &SimpleIVUsers) {
1290
1291   for (Value::use_iterator UI = Def->use_begin(), E = Def->use_end();
1292        UI != E; ++UI) {
1293     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1294
1295     // Avoid infinite or exponential worklist processing.
1296     // Also ensure unique worklist users.
1297     // If Def is a LoopPhi, it may not be in the Simplified set, so check for
1298     // self edges first.
1299     if (User != Def && Simplified.insert(User))
1300       SimpleIVUsers.push_back(std::make_pair(User, Def));
1301   }
1302 }
1303
1304 /// isSimpleIVUser - Return true if this instruction generates a simple SCEV
1305 /// expression in terms of that IV.
1306 ///
1307 /// This is similar to IVUsers' isInsteresting() but processes each instruction
1308 /// non-recursively when the operand is already known to be a simpleIVUser.
1309 ///
1310 static bool isSimpleIVUser(Instruction *I, const Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
1311   if (!SE->isSCEVable(I->getType()))
1312     return false;
1313
1314   // Get the symbolic expression for this instruction.
1315   const SCEV *S = SE->getSCEV(I);
1316
1317   // Only consider affine recurrences.
1318   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S);
1319   if (AR && AR->getLoop() == L)
1320     return true;
1321
1322   return false;
1323 }
1324
1325 /// SimplifyIVUsersNoRewrite - Iteratively perform simplification on a worklist
1326 /// of IV users. Each successive simplification may push more users which may
1327 /// themselves be candidates for simplification.
1328 ///
1329 /// The "NoRewrite" algorithm does not require IVUsers analysis. Instead, it
1330 /// simplifies instructions in-place during analysis. Rather than rewriting
1331 /// induction variables bottom-up from their users, it transforms a chain of
1332 /// IVUsers top-down, updating the IR only when it encouters a clear
1333 /// optimization opportunitiy. A SCEVExpander "Rewriter" instance is still
1334 /// needed, but only used to generate a new IV (phi) of wider type for sign/zero
1335 /// extend elimination.
1336 ///
1337 /// Once DisableIVRewrite is default, LSR will be the only client of IVUsers.
1338 ///
1339 void IndVarSimplify::SimplifyIVUsersNoRewrite(Loop *L, SCEVExpander &Rewriter) {
1340   std::map<PHINode *, WideIVInfo> WideIVMap;
1341
1342   SmallVector<PHINode*, 8> LoopPhis;
1343   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
1344     LoopPhis.push_back(cast<PHINode>(I));
1345   }
1346   // Each round of simplification iterates through the SimplifyIVUsers worklist
1347   // for all current phis, then determines whether any IVs can be
1348   // widened. Widening adds new phis to LoopPhis, inducing another round of
1349   // simplification on the wide IVs.
1350   while (!LoopPhis.empty()) {
1351     // Evaluate as many IV expressions as possible before widening any IVs. This
1352     // forces SCEV to set no-wrap flags before evaluating sign/zero
1353     // extension. The first time SCEV attempts to normalize sign/zero extension,
1354     // the result becomes final. So for the most predictable results, we delay
1355     // evaluation of sign/zero extend evaluation until needed, and avoid running
1356     // other SCEV based analysis prior to SimplifyIVUsersNoRewrite.
1357     do {
1358       PHINode *CurrIV = LoopPhis.pop_back_val();
1359
1360       // Information about sign/zero extensions of CurrIV.
1361       WideIVInfo WI;
1362
1363       // Instructions processed by SimplifyIVUsers for CurrIV.
1364       SmallPtrSet<Instruction*,16> Simplified;
1365
1366       // Use-def pairs if IV users waiting to be processed for CurrIV.
1367       SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> SimpleIVUsers;
1368
1369       // Push users of the current LoopPhi. In rare cases, pushIVUsers may be
1370       // called multiple times for the same LoopPhi. This is the proper thing to
1371       // do for loop header phis that use each other.
1372       pushIVUsers(CurrIV, Simplified, SimpleIVUsers);
1373
1374       while (!SimpleIVUsers.empty()) {
1375         Instruction *UseInst, *Operand;
1376         tie(UseInst, Operand) = SimpleIVUsers.pop_back_val();
1377         // Bypass back edges to avoid extra work.
1378         if (UseInst == CurrIV) continue;
1379
1380         if (EliminateIVUser(UseInst, Operand)) {
1381           pushIVUsers(Operand, Simplified, SimpleIVUsers);
1382           continue;
1383         }
1384         if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(UseInst)) {
1385           bool IsSigned = Cast->getOpcode() == Instruction::SExt;
1386           if (IsSigned || Cast->getOpcode() == Instruction::ZExt) {
1387             CollectExtend(Cast, IsSigned, WI, SE, TD);
1388           }
1389           continue;
1390         }
1391         if (isSimpleIVUser(UseInst, L, SE)) {
1392           pushIVUsers(UseInst, Simplified, SimpleIVUsers);
1393         }
1394       }
1395       if (WI.WidestNativeType) {
1396         WideIVMap[CurrIV] = WI;
1397       }
1398     } while(!LoopPhis.empty());
1399
1400     for (std::map<PHINode *, WideIVInfo>::const_iterator I = WideIVMap.begin(),
1401            E = WideIVMap.end(); I != E; ++I) {
1402       WidenIV Widener(I->first, I->second, LI, SE, DT, DeadInsts);
1403       if (PHINode *WidePhi = Widener.CreateWideIV(Rewriter)) {
1404         Changed = true;
1405         LoopPhis.push_back(WidePhi);
1406       }
1407     }
1408     WideIVMap.clear();
1409   }
1410 }
1411
1412 /// SimplifyCongruentIVs - Check for congruent phis in this loop header and
1413 /// populate ExprToIVMap for use later.
1414 ///
1415 void IndVarSimplify::SimplifyCongruentIVs(Loop *L) {
1416   DenseMap<const SCEV *, PHINode *> ExprToIVMap;
1417   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
1418     PHINode *Phi = cast<PHINode>(I);
1419     if (!SE->isSCEVable(Phi->getType()))
1420       continue;
1421
1422     const SCEV *S = SE->getSCEV(Phi);
1423     DenseMap<const SCEV *, PHINode *>::const_iterator Pos;
1424     bool Inserted;
1425     tie(Pos, Inserted) = ExprToIVMap.insert(std::make_pair(S, Phi));
1426     if (Inserted)
1427       continue;
1428     PHINode *OrigPhi = Pos->second;
1429
1430     // If one phi derives from the other via GEPs, types may differ.
1431     if (OrigPhi->getType() != Phi->getType())
1432       continue;
1433
1434     // Replacing the congruent phi is sufficient because acyclic redundancy
1435     // elimination, CSE/GVN, should handle the rest. However, once SCEV proves
1436     // that a phi is congruent, it's almost certain to be the head of an IV
1437     // user cycle that is isomorphic with the original phi. So it's worth
1438     // eagerly cleaning up the common case of a single IV increment.
1439     if (BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch()) {
1440       Instruction *OrigInc =
1441         cast<Instruction>(OrigPhi->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
1442       Instruction *IsomorphicInc =
1443         cast<Instruction>(Phi->getIncomingValueForBlock(LatchBlock));
1444       if (OrigInc != IsomorphicInc &&
1445           OrigInc->getType() == IsomorphicInc->getType() &&
1446           SE->getSCEV(OrigInc) == SE->getSCEV(IsomorphicInc) &&
1447           HoistStep(OrigInc, IsomorphicInc, DT)) {
1448         DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Eliminated congruent iv.inc: "
1449               << *IsomorphicInc << '\n');
1450         IsomorphicInc->replaceAllUsesWith(OrigInc);
1451         DeadInsts.push_back(IsomorphicInc);
1452       }
1453     }
1454     DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Eliminated congruent iv: " << *Phi << '\n');
1455     ++NumElimIV;
1456     Phi->replaceAllUsesWith(OrigPhi);
1457     DeadInsts.push_back(Phi);
1458   }
1459 }
1460
1461 //===----------------------------------------------------------------------===//
1462 //  LinearFunctionTestReplace and its kin. Rewrite the loop exit condition.
1463 //===----------------------------------------------------------------------===//
1464
1465 // Check for expressions that ScalarEvolution generates to compute
1466 // BackedgeTakenInfo. If these expressions have not been reduced, then expanding
1467 // them may incur additional cost (albeit in the loop preheader).
1468 static bool isHighCostExpansion(const SCEV *S, BranchInst *BI,
1469                                 ScalarEvolution *SE) {
1470   // If the backedge-taken count is a UDiv, it's very likely a UDiv that
1471   // ScalarEvolution's HowFarToZero or HowManyLessThans produced to compute a
1472   // precise expression, rather than a UDiv from the user's code. If we can't
1473   // find a UDiv in the code with some simple searching, assume the former and
1474   // forego rewriting the loop.
1475   if (isa<SCEVUDivExpr>(S)) {
1476     ICmpInst *OrigCond = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
1477     if (!OrigCond) return true;
1478     const SCEV *R = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(1));
1479     R = SE->getMinusSCEV(R, SE->getConstant(R->getType(), 1));
1480     if (R != S) {
1481       const SCEV *L = SE->getSCEV(OrigCond->getOperand(0));
1482       L = SE->getMinusSCEV(L, SE->getConstant(L->getType(), 1));
1483       if (L != S)
1484         return true;
1485     }
1486   }
1487
1488   if (!DisableIVRewrite || ForceLFTR)
1489     return false;
1490
1491   // Recurse past add expressions, which commonly occur in the
1492   // BackedgeTakenCount. They may already exist in program code, and if not,
1493   // they are not too expensive rematerialize.
1494   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
1495     for (SCEVAddExpr::op_iterator I = Add->op_begin(), E = Add->op_end();
1496          I != E; ++I) {
1497       if (isHighCostExpansion(*I, BI, SE))
1498         return true;
1499     }
1500     return false;
1501   }
1502
1503   // HowManyLessThans uses a Max expression whenever the loop is not guarded by
1504   // the exit condition.
1505   if (isa<SCEVSMaxExpr>(S) || isa<SCEVUMaxExpr>(S))
1506     return true;
1507
1508   // If we haven't recognized an expensive SCEV patter, assume its an expression
1509   // produced by program code.
1510   return false;
1511 }
1512
1513 /// canExpandBackedgeTakenCount - Return true if this loop's backedge taken
1514 /// count expression can be safely and cheaply expanded into an instruction
1515 /// sequence that can be used by LinearFunctionTestReplace.
1516 static bool canExpandBackedgeTakenCount(Loop *L, ScalarEvolution *SE) {
1517   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
1518   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount) ||
1519       BackedgeTakenCount->isZero())
1520     return false;
1521
1522   if (!L->getExitingBlock())
1523     return false;
1524
1525   // Can't rewrite non-branch yet.
1526   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator());
1527   if (!BI)
1528     return false;
1529
1530   if (isHighCostExpansion(BackedgeTakenCount, BI, SE))
1531     return false;
1532
1533   return true;
1534 }
1535
1536 /// getBackedgeIVType - Get the widest type used by the loop test after peeking
1537 /// through Truncs.
1538 ///
1539 /// TODO: Unnecessary when ForceLFTR is removed.
1540 static Type *getBackedgeIVType(Loop *L) {
1541   if (!L->getExitingBlock())
1542     return 0;
1543
1544   // Can't rewrite non-branch yet.
1545   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator());
1546   if (!BI)
1547     return 0;
1548
1549   ICmpInst *Cond = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
1550   if (!Cond)
1551     return 0;
1552
1553   Type *Ty = 0;
1554   for(User::op_iterator OI = Cond->op_begin(), OE = Cond->op_end();
1555       OI != OE; ++OI) {
1556     assert((!Ty || Ty == (*OI)->getType()) && "bad icmp operand types");
1557     TruncInst *Trunc = dyn_cast<TruncInst>(*OI);
1558     if (!Trunc)
1559       continue;
1560
1561     return Trunc->getSrcTy();
1562   }
1563   return Ty;
1564 }
1565
1566 /// isLoopInvariant - Perform a quick domtree based check for loop invariance
1567 /// assuming that V is used within the loop. LoopInfo::isLoopInvariant() seems
1568 /// gratuitous for this purpose.
1569 static bool isLoopInvariant(Value *V, Loop *L, DominatorTree *DT) {
1570   Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V);
1571   if (!Inst)
1572     return true;
1573
1574   return DT->properlyDominates(Inst->getParent(), L->getHeader());
1575 }
1576
1577 /// getLoopPhiForCounter - Return the loop header phi IFF IncV adds a loop
1578 /// invariant value to the phi.
1579 static PHINode *getLoopPhiForCounter(Value *IncV, Loop *L, DominatorTree *DT) {
1580   Instruction *IncI = dyn_cast<Instruction>(IncV);
1581   if (!IncI)
1582     return 0;
1583
1584   switch (IncI->getOpcode()) {
1585   case Instruction::Add:
1586   case Instruction::Sub:
1587     break;
1588   case Instruction::GetElementPtr:
1589     // An IV counter must preserve its type.
1590     if (IncI->getNumOperands() == 2)
1591       break;
1592   default:
1593     return 0;
1594   }
1595
1596   PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(IncI->getOperand(0));
1597   if (Phi && Phi->getParent() == L->getHeader()) {
1598     if (isLoopInvariant(IncI->getOperand(1), L, DT))
1599       return Phi;
1600     return 0;
1601   }
1602   if (IncI->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
1603     return 0;
1604
1605   // Allow add/sub to be commuted.
1606   Phi = dyn_cast<PHINode>(IncI->getOperand(1));
1607   if (Phi && Phi->getParent() == L->getHeader()) {
1608     if (isLoopInvariant(IncI->getOperand(0), L, DT))
1609       return Phi;
1610   }
1611   return 0;
1612 }
1613
1614 /// needsLFTR - LinearFunctionTestReplace policy. Return true unless we can show
1615 /// that the current exit test is already sufficiently canonical.
1616 static bool needsLFTR(Loop *L, DominatorTree *DT) {
1617   assert(L->getExitingBlock() && "expected loop exit");
1618
1619   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
1620   // Don't bother with LFTR if the loop is not properly simplified.
1621   if (!LatchBlock)
1622     return false;
1623
1624   BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator());
1625   assert(BI && "expected exit branch");
1626
1627   // Do LFTR to simplify the exit condition to an ICMP.
1628   ICmpInst *Cond = dyn_cast<ICmpInst>(BI->getCondition());
1629   if (!Cond)
1630     return true;
1631
1632   // Do LFTR to simplify the exit ICMP to EQ/NE
1633   ICmpInst::Predicate Pred = Cond->getPredicate();
1634   if (Pred != ICmpInst::ICMP_NE && Pred != ICmpInst::ICMP_EQ)
1635     return true;
1636
1637   // Look for a loop invariant RHS
1638   Value *LHS = Cond->getOperand(0);
1639   Value *RHS = Cond->getOperand(1);
1640   if (!isLoopInvariant(RHS, L, DT)) {
1641     if (!isLoopInvariant(LHS, L, DT))
1642       return true;
1643     std::swap(LHS, RHS);
1644   }
1645   // Look for a simple IV counter LHS
1646   PHINode *Phi = dyn_cast<PHINode>(LHS);
1647   if (!Phi)
1648     Phi = getLoopPhiForCounter(LHS, L, DT);
1649
1650   if (!Phi)
1651     return true;
1652
1653   // Do LFTR if the exit condition's IV is *not* a simple counter.
1654   Value *IncV = Phi->getIncomingValueForBlock(L->getLoopLatch());
1655   return Phi != getLoopPhiForCounter(IncV, L, DT);
1656 }
1657
1658 /// AlmostDeadIV - Return true if this IV has any uses other than the (soon to
1659 /// be rewritten) loop exit test.
1660 static bool AlmostDeadIV(PHINode *Phi, BasicBlock *LatchBlock, Value *Cond) {
1661   int LatchIdx = Phi->getBasicBlockIndex(LatchBlock);
1662   Value *IncV = Phi->getIncomingValue(LatchIdx);
1663
1664   for (Value::use_iterator UI = Phi->use_begin(), UE = Phi->use_end();
1665        UI != UE; ++UI) {
1666     if (*UI != Cond && *UI != IncV) return false;
1667   }
1668
1669   for (Value::use_iterator UI = IncV->use_begin(), UE = IncV->use_end();
1670        UI != UE; ++UI) {
1671     if (*UI != Cond && *UI != Phi) return false;
1672   }
1673   return true;
1674 }
1675
1676 /// FindLoopCounter - Find an affine IV in canonical form.
1677 ///
1678 /// FIXME: Accept -1 stride and set IVLimit = IVInit - BECount
1679 ///
1680 /// FIXME: Accept non-unit stride as long as SCEV can reduce BECount * Stride.
1681 /// This is difficult in general for SCEV because of potential overflow. But we
1682 /// could at least handle constant BECounts.
1683 static PHINode *
1684 FindLoopCounter(Loop *L, const SCEV *BECount,
1685                 ScalarEvolution *SE, DominatorTree *DT, const TargetData *TD) {
1686   // I'm not sure how BECount could be a pointer type, but we definitely don't
1687   // want to LFTR that.
1688   if (BECount->getType()->isPointerTy())
1689     return 0;
1690
1691   uint64_t BCWidth = SE->getTypeSizeInBits(BECount->getType());
1692
1693   Value *Cond =
1694     cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator())->getCondition();
1695
1696   // Loop over all of the PHI nodes, looking for a simple counter.
1697   PHINode *BestPhi = 0;
1698   const SCEV *BestInit = 0;
1699   BasicBlock *LatchBlock = L->getLoopLatch();
1700   assert(LatchBlock && "needsLFTR should guarantee a loop latch");
1701
1702   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
1703     PHINode *Phi = cast<PHINode>(I);
1704     if (!SE->isSCEVable(Phi->getType()))
1705       continue;
1706
1707     const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(Phi));
1708     if (!AR || AR->getLoop() != L || !AR->isAffine())
1709       continue;
1710
1711     // AR may be a pointer type, while BECount is an integer type.
1712     // AR may be wider than BECount. With eq/ne tests overflow is immaterial.
1713     // AR may not be a narrower type, or we may never exit.
1714     uint64_t PhiWidth = SE->getTypeSizeInBits(AR->getType());
1715     if (PhiWidth < BCWidth || (TD && !TD->isLegalInteger(PhiWidth)))
1716       continue;
1717
1718     const SCEV *Step = dyn_cast<SCEVConstant>(AR->getStepRecurrence(*SE));
1719     if (!Step || !Step->isOne())
1720       continue;
1721
1722     int LatchIdx = Phi->getBasicBlockIndex(LatchBlock);
1723     Value *IncV = Phi->getIncomingValue(LatchIdx);
1724     if (getLoopPhiForCounter(IncV, L, DT) != Phi)
1725       continue;
1726
1727     const SCEV *Init = AR->getStart();
1728
1729     if (BestPhi && !AlmostDeadIV(BestPhi, LatchBlock, Cond)) {
1730       // Don't force a live loop counter if another IV can be used.
1731       if (AlmostDeadIV(Phi, LatchBlock, Cond))
1732         continue;
1733
1734       // Prefer to count-from-zero. This is a more "canonical" counter form. It
1735       // also prefers integer to pointer IVs.
1736       if (BestInit->isZero() != Init->isZero()) {
1737         if (BestInit->isZero())
1738           continue;
1739       }
1740       // If two IVs both count from zero or both count from nonzero then the
1741       // narrower is likely a dead phi that has been widened. Use the wider phi
1742       // to allow the other to be eliminated.
1743       if (PhiWidth <= SE->getTypeSizeInBits(BestPhi->getType()))
1744         continue;
1745     }
1746     BestPhi = Phi;
1747     BestInit = Init;
1748   }
1749   return BestPhi;
1750 }
1751
1752 /// LinearFunctionTestReplace - This method rewrites the exit condition of the
1753 /// loop to be a canonical != comparison against the incremented loop induction
1754 /// variable.  This pass is able to rewrite the exit tests of any loop where the
1755 /// SCEV analysis can determine a loop-invariant trip count of the loop, which
1756 /// is actually a much broader range than just linear tests.
1757 Value *IndVarSimplify::
1758 LinearFunctionTestReplace(Loop *L,
1759                           const SCEV *BackedgeTakenCount,
1760                           PHINode *IndVar,
1761                           SCEVExpander &Rewriter) {
1762   assert(canExpandBackedgeTakenCount(L, SE) && "precondition");
1763   BranchInst *BI = cast<BranchInst>(L->getExitingBlock()->getTerminator());
1764
1765   // In DisableIVRewrite mode, IndVar is not necessarily a canonical IV. In this
1766   // mode, LFTR can ignore IV overflow and truncate to the width of
1767   // BECount. This avoids materializing the add(zext(add)) expression.
1768   Type *CntTy = DisableIVRewrite ?
1769     BackedgeTakenCount->getType() : IndVar->getType();
1770
1771   const SCEV *IVLimit = BackedgeTakenCount;
1772
1773   // If the exiting block is not the same as the backedge block, we must compare
1774   // against the preincremented value, otherwise we prefer to compare against
1775   // the post-incremented value.
1776   Value *CmpIndVar;
1777   if (L->getExitingBlock() == L->getLoopLatch()) {
1778     // Add one to the "backedge-taken" count to get the trip count.
1779     // If this addition may overflow, we have to be more pessimistic and
1780     // cast the induction variable before doing the add.
1781     const SCEV *N =
1782       SE->getAddExpr(IVLimit, SE->getConstant(IVLimit->getType(), 1));
1783     if (CntTy == IVLimit->getType())
1784       IVLimit = N;
1785     else {
1786       const SCEV *Zero = SE->getConstant(IVLimit->getType(), 0);
1787       if ((isa<SCEVConstant>(N) && !N->isZero()) ||
1788           SE->isLoopEntryGuardedByCond(L, ICmpInst::ICMP_NE, N, Zero)) {
1789         // No overflow. Cast the sum.
1790         IVLimit = SE->getTruncateOrZeroExtend(N, CntTy);
1791       } else {
1792         // Potential overflow. Cast before doing the add.
1793         IVLimit = SE->getTruncateOrZeroExtend(IVLimit, CntTy);
1794         IVLimit = SE->getAddExpr(IVLimit, SE->getConstant(CntTy, 1));
1795       }
1796     }
1797     // The BackedgeTaken expression contains the number of times that the
1798     // backedge branches to the loop header.  This is one less than the
1799     // number of times the loop executes, so use the incremented indvar.
1800     CmpIndVar = IndVar->getIncomingValueForBlock(L->getExitingBlock());
1801   } else {
1802     // We have to use the preincremented value...
1803     IVLimit = SE->getTruncateOrZeroExtend(IVLimit, CntTy);
1804     CmpIndVar = IndVar;
1805   }
1806
1807   // For unit stride, IVLimit = Start + BECount with 2's complement overflow.
1808   // So for, non-zero start compute the IVLimit here.
1809   bool isPtrIV = false;
1810   Type *CmpTy = CntTy;
1811   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(SE->getSCEV(IndVar));
1812   assert(AR && AR->getLoop() == L && AR->isAffine() && "bad loop counter");
1813   if (!AR->getStart()->isZero()) {
1814     assert(AR->getStepRecurrence(*SE)->isOne() && "only handles unit stride");
1815     const SCEV *IVInit = AR->getStart();
1816
1817     // For pointer types, sign extend BECount in order to materialize a GEP.
1818     // Note that for DisableIVRewrite, we never run SCEVExpander on a
1819     // pointer type, because we must preserve the existing GEPs. Instead we
1820     // directly generate a GEP later.
1821     if (IVInit->getType()->isPointerTy()) {
1822       isPtrIV = true;
1823       CmpTy = SE->getEffectiveSCEVType(IVInit->getType());
1824       IVLimit = SE->getTruncateOrSignExtend(IVLimit, CmpTy);
1825     }
1826     // For integer types, truncate the IV before computing IVInit + BECount.
1827     else {
1828       if (SE->getTypeSizeInBits(IVInit->getType())
1829           > SE->getTypeSizeInBits(CmpTy))
1830         IVInit = SE->getTruncateExpr(IVInit, CmpTy);
1831
1832       IVLimit = SE->getAddExpr(IVInit, IVLimit);
1833     }
1834   }
1835   // Expand the code for the iteration count.
1836   IRBuilder<> Builder(BI);
1837
1838   assert(SE->isLoopInvariant(IVLimit, L) &&
1839          "Computed iteration count is not loop invariant!");
1840   Value *ExitCnt = Rewriter.expandCodeFor(IVLimit, CmpTy, BI);
1841
1842   // Create a gep for IVInit + IVLimit from on an existing pointer base.
1843   assert(isPtrIV == IndVar->getType()->isPointerTy() &&
1844          "IndVar type must match IVInit type");
1845   if (isPtrIV) {
1846       Value *IVStart = IndVar->getIncomingValueForBlock(L->getLoopPreheader());
1847       assert(AR->getStart() == SE->getSCEV(IVStart) && "bad loop counter");
1848       assert(SE->getSizeOfExpr(
1849                cast<PointerType>(IVStart->getType())->getElementType())->isOne()
1850              && "unit stride pointer IV must be i8*");
1851
1852       Builder.SetInsertPoint(L->getLoopPreheader()->getTerminator());
1853       ExitCnt = Builder.CreateGEP(IVStart, ExitCnt, "lftr.limit");
1854       Builder.SetInsertPoint(BI);
1855   }
1856
1857   // Insert a new icmp_ne or icmp_eq instruction before the branch.
1858   ICmpInst::Predicate P;
1859   if (L->contains(BI->getSuccessor(0)))
1860     P = ICmpInst::ICMP_NE;
1861   else
1862     P = ICmpInst::ICMP_EQ;
1863
1864   DEBUG(dbgs() << "INDVARS: Rewriting loop exit condition to:\n"
1865                << "      LHS:" << *CmpIndVar << '\n'
1866                << "       op:\t"
1867                << (P == ICmpInst::ICMP_NE ? "!=" : "==") << "\n"
1868                << "      RHS:\t" << *ExitCnt << "\n"
1869                << "     Expr:\t" << *IVLimit << "\n");
1870
1871   if (SE->getTypeSizeInBits(CmpIndVar->getType())
1872       > SE->getTypeSizeInBits(CmpTy)) {
1873     CmpIndVar = Builder.CreateTrunc(CmpIndVar, CmpTy, "lftr.wideiv");
1874   }
1875
1876   Value *Cond = Builder.CreateICmp(P, CmpIndVar, ExitCnt, "exitcond");
1877   Value *OrigCond = BI->getCondition();
1878   // It's tempting to use replaceAllUsesWith here to fully replace the old
1879   // comparison, but that's not immediately safe, since users of the old
1880   // comparison may not be dominated by the new comparison. Instead, just
1881   // update the branch to use the new comparison; in the common case this
1882   // will make old comparison dead.
1883   BI->setCondition(Cond);
1884   DeadInsts.push_back(OrigCond);
1885
1886   ++NumLFTR;
1887   Changed = true;
1888   return Cond;
1889 }
1890
1891 //===----------------------------------------------------------------------===//
1892 //  SinkUnusedInvariants. A late subpass to cleanup loop preheaders.
1893 //===----------------------------------------------------------------------===//
1894
1895 /// If there's a single exit block, sink any loop-invariant values that
1896 /// were defined in the preheader but not used inside the loop into the
1897 /// exit block to reduce register pressure in the loop.
1898 void IndVarSimplify::SinkUnusedInvariants(Loop *L) {
1899   BasicBlock *ExitBlock = L->getExitBlock();
1900   if (!ExitBlock) return;
1901
1902   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
1903   if (!Preheader) return;
1904
1905   Instruction *InsertPt = ExitBlock->getFirstNonPHI();
1906   BasicBlock::iterator I = Preheader->getTerminator();
1907   while (I != Preheader->begin()) {
1908     --I;
1909     // New instructions were inserted at the end of the preheader.
1910     if (isa<PHINode>(I))
1911       break;
1912
1913     // Don't move instructions which might have side effects, since the side
1914     // effects need to complete before instructions inside the loop.  Also don't
1915     // move instructions which might read memory, since the loop may modify
1916     // memory. Note that it's okay if the instruction might have undefined
1917     // behavior: LoopSimplify guarantees that the preheader dominates the exit
1918     // block.
1919     if (I->mayHaveSideEffects() || I->mayReadFromMemory())
1920       continue;
1921
1922     // Skip debug info intrinsics.
1923     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
1924       continue;
1925
1926     // Don't sink static AllocaInsts out of the entry block, which would
1927     // turn them into dynamic allocas!
1928     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
1929       if (AI->isStaticAlloca())
1930         continue;
1931
1932     // Determine if there is a use in or before the loop (direct or
1933     // otherwise).
1934     bool UsedInLoop = false;
1935     for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end();
1936          UI != UE; ++UI) {
1937       User *U = *UI;
1938       BasicBlock *UseBB = cast<Instruction>(U)->getParent();
1939       if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(U)) {
1940         unsigned i =
1941           PHINode::getIncomingValueNumForOperand(UI.getOperandNo());
1942         UseBB = P->getIncomingBlock(i);
1943       }
1944       if (UseBB == Preheader || L->contains(UseBB)) {
1945         UsedInLoop = true;
1946         break;
1947       }
1948     }
1949
1950     // If there is, the def must remain in the preheader.
1951     if (UsedInLoop)
1952       continue;
1953
1954     // Otherwise, sink it to the exit block.
1955     Instruction *ToMove = I;
1956     bool Done = false;
1957
1958     if (I != Preheader->begin()) {
1959       // Skip debug info intrinsics.
1960       do {
1961         --I;
1962       } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I != Preheader->begin());
1963
1964       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I) && I == Preheader->begin())
1965         Done = true;
1966     } else {
1967       Done = true;
1968     }
1969
1970     ToMove->moveBefore(InsertPt);
1971     if (Done) break;
1972     InsertPt = ToMove;
1973   }
1974 }
1975
1976 //===----------------------------------------------------------------------===//
1977 //  IndVarSimplify driver. Manage several subpasses of IV simplification.
1978 //===----------------------------------------------------------------------===//
1979
1980 bool IndVarSimplify::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
1981   // If LoopSimplify form is not available, stay out of trouble. Some notes:
1982   //  - LSR currently only supports LoopSimplify-form loops. Indvars'
1983   //    canonicalization can be a pessimization without LSR to "clean up"
1984   //    afterwards.
1985   //  - We depend on having a preheader; in particular,
1986   //    Loop::getCanonicalInductionVariable only supports loops with preheaders,
1987   //    and we're in trouble if we can't find the induction variable even when
1988   //    we've manually inserted one.
1989   if (!L->isLoopSimplifyForm())
1990     return false;
1991
1992   if (!DisableIVRewrite)
1993     IU = &getAnalysis<IVUsers>();
1994   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
1995   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
1996   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
1997   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
1998
1999   DeadInsts.clear();
2000   Changed = false;
2001
2002   // If there are any floating-point recurrences, attempt to
2003   // transform them to use integer recurrences.
2004   RewriteNonIntegerIVs(L);
2005
2006   const SCEV *BackedgeTakenCount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
2007
2008   // Create a rewriter object which we'll use to transform the code with.
2009   SCEVExpander Rewriter(*SE, "indvars");
2010
2011   // Eliminate redundant IV users.
2012   //
2013   // Simplification works best when run before other consumers of SCEV. We
2014   // attempt to avoid evaluating SCEVs for sign/zero extend operations until
2015   // other expressions involving loop IVs have been evaluated. This helps SCEV
2016   // set no-wrap flags before normalizing sign/zero extension.
2017   if (DisableIVRewrite) {
2018     Rewriter.disableCanonicalMode();
2019     SimplifyIVUsersNoRewrite(L, Rewriter);
2020   }
2021
2022   // Check to see if this loop has a computable loop-invariant execution count.
2023   // If so, this means that we can compute the final value of any expressions
2024   // that are recurrent in the loop, and substitute the exit values from the
2025   // loop into any instructions outside of the loop that use the final values of
2026   // the current expressions.
2027   //
2028   if (!isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount))
2029     RewriteLoopExitValues(L, Rewriter);
2030
2031   // Eliminate redundant IV users.
2032   if (!DisableIVRewrite)
2033     SimplifyIVUsers(Rewriter);
2034
2035   // Eliminate redundant IV cycles.
2036   if (DisableIVRewrite)
2037     SimplifyCongruentIVs(L);
2038
2039   // Compute the type of the largest recurrence expression, and decide whether
2040   // a canonical induction variable should be inserted.
2041   Type *LargestType = 0;
2042   bool NeedCannIV = false;
2043   bool ReuseIVForExit = DisableIVRewrite && !ForceLFTR;
2044   bool ExpandBECount = canExpandBackedgeTakenCount(L, SE);
2045   if (ExpandBECount && !ReuseIVForExit) {
2046     // If we have a known trip count and a single exit block, we'll be
2047     // rewriting the loop exit test condition below, which requires a
2048     // canonical induction variable.
2049     NeedCannIV = true;
2050     Type *Ty = BackedgeTakenCount->getType();
2051     if (DisableIVRewrite) {
2052       // In this mode, SimplifyIVUsers may have already widened the IV used by
2053       // the backedge test and inserted a Trunc on the compare's operand. Get
2054       // the wider type to avoid creating a redundant narrow IV only used by the
2055       // loop test.
2056       LargestType = getBackedgeIVType(L);
2057     }
2058     if (!LargestType ||
2059         SE->getTypeSizeInBits(Ty) >
2060         SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
2061       LargestType = SE->getEffectiveSCEVType(Ty);
2062   }
2063   if (!DisableIVRewrite) {
2064     for (IVUsers::const_iterator I = IU->begin(), E = IU->end(); I != E; ++I) {
2065       NeedCannIV = true;
2066       Type *Ty =
2067         SE->getEffectiveSCEVType(I->getOperandValToReplace()->getType());
2068       if (!LargestType ||
2069           SE->getTypeSizeInBits(Ty) >
2070           SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
2071         LargestType = Ty;
2072     }
2073   }
2074
2075   // Now that we know the largest of the induction variable expressions
2076   // in this loop, insert a canonical induction variable of the largest size.
2077   PHINode *IndVar = 0;
2078   if (NeedCannIV) {
2079     // Check to see if the loop already has any canonical-looking induction
2080     // variables. If any are present and wider than the planned canonical
2081     // induction variable, temporarily remove them, so that the Rewriter
2082     // doesn't attempt to reuse them.
2083     SmallVector<PHINode *, 2> OldCannIVs;
2084     while (PHINode *OldCannIV = L->getCanonicalInductionVariable()) {
2085       if (SE->getTypeSizeInBits(OldCannIV->getType()) >
2086           SE->getTypeSizeInBits(LargestType))
2087         OldCannIV->removeFromParent();
2088       else
2089         break;
2090       OldCannIVs.push_back(OldCannIV);
2091     }
2092
2093     IndVar = Rewriter.getOrInsertCanonicalInductionVariable(L, LargestType);
2094
2095     ++NumInserted;
2096     Changed = true;
2097     DEBUG(dbgs() << "INDVARS: New CanIV: " << *IndVar << '\n');
2098
2099     // Now that the official induction variable is established, reinsert
2100     // any old canonical-looking variables after it so that the IR remains
2101     // consistent. They will be deleted as part of the dead-PHI deletion at
2102     // the end of the pass.
2103     while (!OldCannIVs.empty()) {
2104       PHINode *OldCannIV = OldCannIVs.pop_back_val();
2105       OldCannIV->insertBefore(L->getHeader()->getFirstNonPHI());
2106     }
2107   }
2108   else if (ExpandBECount && ReuseIVForExit && needsLFTR(L, DT)) {
2109     IndVar = FindLoopCounter(L, BackedgeTakenCount, SE, DT, TD);
2110   }
2111   // If we have a trip count expression, rewrite the loop's exit condition
2112   // using it.  We can currently only handle loops with a single exit.
2113   Value *NewICmp = 0;
2114   if (ExpandBECount && IndVar) {
2115     // Check preconditions for proper SCEVExpander operation. SCEV does not
2116     // express SCEVExpander's dependencies, such as LoopSimplify. Instead any
2117     // pass that uses the SCEVExpander must do it. This does not work well for
2118     // loop passes because SCEVExpander makes assumptions about all loops, while
2119     // LoopPassManager only forces the current loop to be simplified.
2120     //
2121     // FIXME: SCEV expansion has no way to bail out, so the caller must
2122     // explicitly check any assumptions made by SCEV. Brittle.
2123     const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(BackedgeTakenCount);
2124     if (!AR || AR->getLoop()->getLoopPreheader())
2125       NewICmp =
2126         LinearFunctionTestReplace(L, BackedgeTakenCount, IndVar, Rewriter);
2127   }
2128   // Rewrite IV-derived expressions.
2129   if (!DisableIVRewrite)
2130     RewriteIVExpressions(L, Rewriter);
2131
2132   // Clear the rewriter cache, because values that are in the rewriter's cache
2133   // can be deleted in the loop below, causing the AssertingVH in the cache to
2134   // trigger.
2135   Rewriter.clear();
2136
2137   // Now that we're done iterating through lists, clean up any instructions
2138   // which are now dead.
2139   while (!DeadInsts.empty())
2140     if (Instruction *Inst =
2141           dyn_cast_or_null<Instruction>(&*DeadInsts.pop_back_val()))
2142       RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst);
2143
2144   // The Rewriter may not be used from this point on.
2145
2146   // Loop-invariant instructions in the preheader that aren't used in the
2147   // loop may be sunk below the loop to reduce register pressure.
2148   SinkUnusedInvariants(L);
2149
2150   // For completeness, inform IVUsers of the IV use in the newly-created
2151   // loop exit test instruction.
2152   if (IU && NewICmp) {
2153     ICmpInst *NewICmpInst = dyn_cast<ICmpInst>(NewICmp);
2154     if (NewICmpInst)
2155       IU->AddUsersIfInteresting(cast<Instruction>(NewICmpInst->getOperand(0)));
2156   }
2157   // Clean up dead instructions.
2158   Changed |= DeleteDeadPHIs(L->getHeader());
2159   // Check a post-condition.
2160   assert(L->isLCSSAForm(*DT) &&
2161          "Indvars did not leave the loop in lcssa form!");
2162
2163   // Verify that LFTR, and any other change have not interfered with SCEV's
2164   // ability to compute trip count.
2165 #ifndef NDEBUG
2166   if (DisableIVRewrite && !isa<SCEVCouldNotCompute>(BackedgeTakenCount)) {
2167     SE->forgetLoop(L);
2168     const SCEV *NewBECount = SE->getBackedgeTakenCount(L);
2169     if (SE->getTypeSizeInBits(BackedgeTakenCount->getType()) <
2170         SE->getTypeSizeInBits(NewBECount->getType()))
2171       NewBECount = SE->getTruncateOrNoop(NewBECount,
2172                                          BackedgeTakenCount->getType());
2173     else
2174       BackedgeTakenCount = SE->getTruncateOrNoop(BackedgeTakenCount,
2175                                                  NewBECount->getType());
2176     assert(BackedgeTakenCount == NewBECount && "indvars must preserve SCEV");
2177   }
2178 #endif
2179
2180   return Changed;
2181 }